[发明专利]一种用于宽带行波管计算评估的方法

说明书

本发明公开一种用于宽带行波管计算评估的方法，应用于行波管模型和性能评估领域，针对传统窄带模型难以满足当前宽带行波管和宽带卫星通信应用的需求的问题，本发明在传统窄带非线性模型的基础上，引入频率相关的非线性模型结构，同时利用非线性结构构建三阶交调；完成对行波管进行宽带建模，并利用笛卡尔坐标形式的函数对行波管进行建模和参数提取，通过傅立叶级数对行波管非线性模型进行分解并对其进行频谱分析，提高了表征传输特性与交调失真关系的准确度。

技术领域

本发明属于行波管模型和性能评估领域，特别涉及一种行波管功率放大器非线性特性的仿真技术。

背景技术

随着卫星通信的发展其卫星业务通信量急剧增加，需要带宽更宽、频谱效率更高的通信体制，当前一些宽带数字传输技术和高频谱利用率的调制方式(M-QAM等)用于卫星通信系统。但是采用这些技术所传输的信号具有非恒定包络、宽频带和高峰平比等特点，当调制信号通过非线性的功率放大器后将产生带内和带外失真，输出信号频谱扩展，干扰邻近信道，增大通信系统误码率。因此，现代卫星通信系统对射频功率放大器的带宽和线性度提出了很高的要求。因此，需要对宽带行波管进行性能计算评估其是否适用于卫星通信。另一方面，为减少行波管功率放大器的回退，以保证在行波管的效率的情况下提高其线性度，需要利用线性化器对行波管进行线性化，因此也需要对行波管的线性性能进行建模以便于线性化器的设计。

传统的行波管模型和性能评估采用Saleh模型或多项式模型，其利用功率放大器包络特性提取模型很好的将输入输出特性与模型匹配起来。但是Saleh模型为窄带模型，当前随着通信事业的发展对行波管带宽的要求越来越宽，传统窄带模型难以满足当前宽带行波管和宽带卫星通信应用的需求，需要研制频率相关的行波管特性模型。同时由于其不易计算三阶交调尤其是与线性化器级联后的三阶交调计算。在计算三阶交调时，利用级数展开为多项式计算三阶交调，则会带来误差问题。并且随着多项式级数阶数增加，其误差并不趋于0；对精度有一定的影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于宽带行波管计算评估的方法，在Saleh模型基础上进行频率相关性扩展，可以仿真宽带行波管频率相关的输入输出幅度/相位特性、增益特性和三阶交调特性等。

本发明采用的技术方案为：一种用于宽带行波管计算评估的方法，在传统的Saleh模型的基础上，引入频率相关项滤波器来表征行波管非线性的频率特性，所述频率相关项滤波器包括同相非线性频率特性滤波器、正交非线性频率特性滤波器。包括以下步骤：

S1、在带内不同频率条件下，测试宽带行波管幅度和相位的输入输出特性。建立行波管输入输出特性模型，利用最小方差法对输入输出特性拟合其曲线，建立宽带行波管频率相关的输入输出模型。

S2、根据行波管输入输出特性模型，构建行波管模型笛卡尔坐标形式。这里的行波管输入输出特性模型具体为：引入频率相关参数与原来的宽带行波管同相失真频率分量/宽带行波管正交失真频率分量，进行相乘生成频率相关函数来表征非线性频率特性。

分别构建行波管模型同相分量、行波管模型正交分量；

S3、根据行波管模型笛卡尔坐标形式，分别对行波管模型同相和正交非线性分量进行三阶交调计算。

S4、根据同相和正交分量的三阶交调计算值，得到最终的三阶交调分量。

本发明的有益效果：本发明基于通信卫星应用的行波管放大器超宽带线性能分析与仿真研究在传统的幅度维上引入频域维构建行波管特性二维模型，线性化行波管特性＝f(输入电平,频率)，频域滤波器用于表征行波管非线性的频率特性，从而能够表征行波管非线性频域特性；最后对行波管进行建模并计算评估传输特性与交调失真的关系；同时本发明为提高表征传输特性与交调失真关系的准确度，利用笛卡尔坐标形式的函数对行波管进行建模和参数提取，通过傅立叶级数对行波管非线性模型进行分解并对其进行频谱分析，本发明的计算方法考虑了频率特性，提高其准确度。

附图说明